麥茬直播棉適于機(jī)采的密度、化控技術(shù)

陳 源， 衡 麗， 胡大鵬， 張 雷， 花明明， 陳德華， 張 祥

(1.揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育點(diǎn)，江蘇 揚(yáng)州 225009;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，河南 安陽(yáng)455000)

棉花是一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，是中國(guó)棉農(nóng)的主要經(jīng)濟(jì)來(lái)源［1］。長(zhǎng)江流域棉區(qū)是中國(guó)重要棉花生產(chǎn)基地，目前該棉區(qū)棉花生產(chǎn)上大面積應(yīng)用的主要是棉花營(yíng)養(yǎng)缽育苗移栽技術(shù)，該技術(shù)一定程度上解決了茬口問(wèn)題以及早春氣溫偏低、棉籽萌發(fā)出苗能力差等問(wèn)題［2-3］，是棉花實(shí)現(xiàn)持續(xù)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要措施［4-7］。但是營(yíng)養(yǎng)缽育苗移栽技術(shù)存在以下3個(gè)問(wèn)題:首先，制缽、移栽用工多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，苗床管理復(fù)雜［8-9］。目前農(nóng)村勞動(dòng)力向城市大量轉(zhuǎn)移，勞動(dòng)力成本越來(lái)越高，已嚴(yán)重制約棉花種植業(yè)的發(fā)展;其次成鈴期長(zhǎng)，成鈴的垂直分布大，基本上可以達(dá)到1 m以上，導(dǎo)致吐絮期也很長(zhǎng)，需人工采收，不利于機(jī)械化采收;最后育苗移栽棉花生育期長(zhǎng)，達(dá)200～240 d，從而加劇了糧棉爭(zhēng)地矛盾［10-11］。長(zhǎng)江流域種植制度主要是兩熟制，棉花的前茬作物為小麥。當(dāng)前國(guó)內(nèi)麥棉兩熟栽培方式主要有兩種:麥后移栽棉(含套栽棉)和麥后直播棉。前者主要是營(yíng)養(yǎng)缽育苗移栽，目前不適合長(zhǎng)江流域農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。因此，麥茬直播棉技術(shù)在該地區(qū)成為主要發(fā)展方向。在此種植方式下棉花生長(zhǎng)發(fā)育快，生育期短，干物質(zhì)積累快，能充分利用光熱資源，促進(jìn)糧棉同步增長(zhǎng)。并且其成鈴?fù)滦跫?，容易?shí)現(xiàn)機(jī)械化采收、省工節(jié)本［12-13］。但如何實(shí)現(xiàn)麥茬直播棉高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的相關(guān)栽培技術(shù)還有待深入研究。密度和化學(xué)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是調(diào)節(jié)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的兩種重要手段，適宜的密度與化控措施有利于合理株型的塑造和獲得較高產(chǎn)量［14-20］。因此，本研究著重探討通過(guò)調(diào)節(jié)密度和化控水平以明確一個(gè)適合于機(jī)收的且產(chǎn)量較高的麥茬直播棉關(guān)鍵栽培技術(shù)，進(jìn)而為長(zhǎng)江流域棉區(qū)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化種植棉花提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2011年與2012年在揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)牧場(chǎng)進(jìn)行，試驗(yàn)地為砂壤土，土壤有機(jī)質(zhì)含量17.8 g/kg、水解氮64.8 mg/kg、速效磷25.6 mg/kg、速效鉀85.4 mg/kg。供試品種為國(guó)欣農(nóng)研會(huì)選育的短季棉品種國(guó)欣早11-1，本試驗(yàn)采用小麥?zhǔn)斋@后直播方式播種，播種期為2011年6月7日、2012年6月8日。2年均設(shè)密度、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金2個(gè)試驗(yàn)因子。設(shè)1 hm275 000株、90 000株、105 000株3個(gè)密度，分別以D1、D2和D3表示，行距為81 cm。本試驗(yàn)采用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金作為生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，共設(shè)3種運(yùn)籌水平(表1)，分別以CK、T1、T2表示。棉太金(27.5%胺酰·甲哌水劑)是延緩劑DPC(甲哌)與促進(jìn)劑2－N，N－二乙氨基乙基己酸酯(DTA－6，胺酰)的復(fù)配劑，由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)化控研究室提供。2011年設(shè)3個(gè)重復(fù)，2012年設(shè)2個(gè)重復(fù)，均按隨機(jī)區(qū)組排列。每個(gè)小區(qū)6行，行長(zhǎng)8 m，小區(qū)面積38.4 m2。肥料運(yùn)籌方面，每1 hm2N、P2O5、K2O的施用量分別為150 kg、75 kg、150 kg，其中50%作為基肥在播種前施用，剩余50%于初花期施用。收獲前2周(大約在10月10日至10月15日)噴施脫葉催熟劑，其他田間管理措施均按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)技術(shù)要求實(shí)施。

表1 生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金化控運(yùn)籌Table 1 The application of growth regulator Miantaijin during the whole growth stage

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 農(nóng)藝性狀調(diào)查 于10月5日田間調(diào)查株高、果枝始節(jié)位、始節(jié)位高度、果枝數(shù)、果枝長(zhǎng)度等。

1.2.2 葉面積指數(shù)(LAI)及葉綠素含量(SPAD值)測(cè)定 于7月15日、7月30日、8月6日、9月25日使用葉面積指數(shù)冠層分析儀測(cè)定 LAI，并使用SPAD520測(cè)定主莖倒四葉、打頂后的倒三葉SPAD值。

1.2.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成 在各小區(qū)棉花開(kāi)始吐絮至完全吐絮期間，采摘棉花，各小區(qū)棉花統(tǒng)一收集并曬干，然后稱取籽棉質(zhì)量。

每小區(qū)選擇長(zhǎng)相一致，具有代表性的10株棉株調(diào)查單株鈴數(shù)，收獲單鈴并稱鈴質(zhì)量，同時(shí)測(cè)定衣分。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使用DPS7.55進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成

表2表明，不同密度和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金化控組合對(duì)籽棉產(chǎn)量有顯著影響，2011年和2012年產(chǎn)量均表現(xiàn)出籽棉產(chǎn)量最高組合為 D3T1，其次為D2T1，說(shuō)明在小麥?zhǔn)斋@后直播條件下，密度為1 hm290 000株、105 000株時(shí)配合適當(dāng)化控，有利于供試品種獲得較高的產(chǎn)量。

進(jìn)一步分析產(chǎn)量構(gòu)成因素表明，單株鈴數(shù)2年均以D1T1和D1T2組合最高，說(shuō)明低密度下增強(qiáng)化控有利于提高單株成鈴。而群體成鈴數(shù)則表現(xiàn)與產(chǎn)量一致，產(chǎn)量高的組合基本上單位面積成鈴數(shù)高。單鈴質(zhì)量在2011年以D3T2組合最高，其次為D2T1和D3T1組合，而在2012年則以D2T1組合最高，其次為D3T1組合，說(shuō)明適度化控有利于提高供試品種的單鈴質(zhì)量。而衣分均表現(xiàn)為 D1CK、D2CK、D3CK組合較高。

表2 不同處理對(duì)小麥后直播棉產(chǎn)量及構(gòu)成的影響Table 2 Effects of different treatments on yield and yield components for direct-sowed cotton planted after wheat

2011年和2012年，密度和生化調(diào)節(jié)劑棉太金均顯著或極顯著地影響供試品種籽棉產(chǎn)量、單株鈴數(shù)、群體成鈴數(shù)，但兩因素間的互作卻不顯著(表 3)。籽棉產(chǎn)量和群體成鈴數(shù)均隨著密度的增加而增加，在D3密度下最高;但隨著生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金用量的增加籽棉產(chǎn)量和群體成鈴數(shù)均先增加后下降，在中度化控(T1)條件下最大。而衣分則表現(xiàn)為僅受生化調(diào)節(jié)劑棉太金顯著影響，且隨生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金用量的增加不斷下降。兩年間，密度和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金對(duì)單鈴質(zhì)量的影響雖不完全一致，但總體而言，在高密度和高生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金用量條件下，供試品種的單鈴質(zhì)量較高。此外，2012年密度與生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金間互作作用對(duì)單鈴質(zhì)量的影響也達(dá)到顯著水平。

表3 密度和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金對(duì)籽棉產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響Table 3 Effects of planting density and Miantaijin on seed cotton yield and its components

2.2 麥茬直播棉群體特征

2.2.1 株型特征 表4表明，在株高方面，僅有D1T1、D2T1、D3T1組合的株高在80～120 cm，達(dá)到機(jī)收的要求。在果枝長(zhǎng)度方面，中高密度(D2和D3)條件下生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金處理(T1和T2)的果枝長(zhǎng)度保持在15.0～17.4 cm，再加上葉片的長(zhǎng)度(包括葉柄)20 cm左右，達(dá)到封行但又不重疊，可最大程度利用光能，有利群體建立高光合效能;在果枝始節(jié)位方面，各處理均保持在5～6節(jié)，差異不大;各處理始節(jié)位高度均＞20 cm，符合機(jī)械采收要求;在果枝數(shù)方面，D2和D3條件下，T1和T2果枝數(shù)保持在10.5臺(tái)以下。

生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金的用量顯著或極顯著影響株高、果枝始節(jié)位、始節(jié)位高度、果枝數(shù)、果枝長(zhǎng)度;密度僅顯著影響始節(jié)位高度、果枝數(shù);兩者互作作用(密度×生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金)還極顯著影響著果枝始節(jié)位、始節(jié)位高度、果枝數(shù)。說(shuō)明在本試驗(yàn)密度范圍內(nèi)，均可通過(guò)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金的施用調(diào)控麥茬直播棉株型特征，形成利于機(jī)械化收獲的群體。

綜上所述，本試驗(yàn)條件下，在密度為1 hm290 000株，苗期使用棉太金90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2，盛花期使用棉太金360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2，長(zhǎng)江流域棉區(qū)麥茬直播棉群體株型更有利于機(jī)械化采收。

表4 2012年密度和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金對(duì)麥茬直播棉株型特征的影響Table 4 Effects of planting density and Miantaijin on plant type characteristics of direct-sowed cotton planted after wheat in 2012

2.2.2 葉面積指數(shù)(LAI) 表5表明，不同處理的LAI在7月15日后逐漸增加，除了低密度外，中高密度至8月6日達(dá)到最大，至9月25日又有所下降，尤其以高密度下降較多，而低密度下，在9月25日LAI達(dá)到最大。此外，LAI在同一密度下，隨著生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金用量的增加而下降，但是在同一化控或者對(duì)照水平下，隨著密度的增加而增高。不同密度和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金處理間表現(xiàn)為無(wú)論在何種密度下，對(duì)照的LAI最大，化控處理低，尤其以重控處理最低。8月6日，所有對(duì)照處理的LAI都超過(guò)了最適宜的LAI，都在4.5以上，化控處理的最大LAI都在4.3以下，特別在3個(gè)密度下T1處理的最大LAI都在4左右，這有利于形成高光效群體。

表5 密度和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金對(duì)群體LAI的影響Table 5 Effect of plant density and Miantaijin on LAI

2.2.3 群體成鈴數(shù)動(dòng)態(tài)變化 表6表明，各處理以9月20日前成鈴多，8月31日前成鈴比例大，即早秋桃形成多。不同處理間表現(xiàn)為中高密度下成鈴多，化控處理群體成鈴量顯著高于對(duì)照。因此，在1 hm290 000～105 000株配合化控有利于成鈴，特別是優(yōu)質(zhì)鈴的形成，可實(shí)現(xiàn)該種植制度下的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。此外，成鈴期主要集中在8月16日至9月20日，說(shuō)明麥茬直播棉中高密度配合化控有利于集中成鈴，從而為機(jī)械采收奠定基礎(chǔ)。

表6 密度和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金對(duì)群體成鈴數(shù)的影響Table 6 Effect of planting density and Miantaijin on the number of bolls of the population(×104，1 hm2)

2.2.4 功能葉葉綠素含量(SPAD值)7月15日以后，隨著生育進(jìn)程的加快，SPAD值逐漸增加，特別是8月6日以后，增加速度加快。不同處理間，表現(xiàn)為使用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金處理的SPAD值明顯高于對(duì)照(CK)，化控之間表現(xiàn)出重度化控處理(T2)的SPAD值高于適度化控處理(T1)。

從表7中可以看出，7月15日、7月30日及8月6日功能葉SPAD值與8月16日至9月20日的成鈴數(shù)均呈極顯著二次相關(guān)關(guān)系(r=0.787 0＊＊、0.800 0＊＊、0.802 0＊＊，說(shuō)明無(wú)論在哪一時(shí)期，葉綠素含量過(guò)低或過(guò)高均不利于此時(shí)期成鈴。調(diào)節(jié)好葉綠素含量可以取得較高的成鈴數(shù)，對(duì)于集中成鈴具有重要作用。

表7 不同時(shí)期SPAD值與8月16日至9月20日成鈴數(shù)的相關(guān)性Table 7 The correlation analysis between SPAD value and number of bolls from Aug.16 to Sep.20

3 討論

3.1 在長(zhǎng)江流域合理的栽培技術(shù)可構(gòu)建適于機(jī)械化采收的棉花群體

麥茬直播棉生長(zhǎng)的最主要特點(diǎn)是利用小麥?zhǔn)斋@后的溫光資源進(jìn)行生長(zhǎng)發(fā)育，最終在冬小麥種植前完成機(jī)械收獲，生育期基本上從六月中旬到十月下旬或者十一月初［21-22］。目前，直播棉花機(jī)械播種已是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，但中國(guó)機(jī)械化收獲尚處于起步階段，機(jī)械化收獲對(duì)于棉株株高、果枝始節(jié)位高度、果枝長(zhǎng)度等農(nóng)藝性狀均有一定的要求，而適于機(jī)械化收獲的一個(gè)很重要的指標(biāo)便是群體株型的塑造［23］。本研究結(jié)果表明，苗期使用棉太金 90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2，盛花期使用棉太金 360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金 540 ml/hm2使得麥茬直播棉株高較為適宜，達(dá)到了101.5 cm，符合機(jī)械化收獲的80～120 cm的要求。始節(jié)位過(guò)高，會(huì)減少植株的成鈴分布范圍，本研究結(jié)果表明，以化控處理(苗期使用棉太金90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2，盛花期使用棉太金360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2和苗期使用棉太金180 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金360 ml/hm2，盛花期使用棉太金720 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金1 080 ml/hm2)可降低始節(jié)位。果枝的數(shù)目多少跟化控的程度相關(guān)，主要表現(xiàn)為對(duì)照的比較多，但結(jié)合產(chǎn)量結(jié)果來(lái)看，并非果枝數(shù)最多的產(chǎn)量就高，從本試驗(yàn)結(jié)果看來(lái)，以中高密度下苗期使用棉太金90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2，盛花期使用棉太金360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2果枝數(shù)比較適宜且產(chǎn)量較高。此外，單株果枝數(shù)的增加就意味著成鈴不集中，吐絮更分散，最終導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行機(jī)械化收獲或機(jī)械化收獲后產(chǎn)量損失嚴(yán)重。適宜的果枝長(zhǎng)度對(duì)于機(jī)械化收獲起著重要的作用，因?yàn)楣﹂L(zhǎng)度太長(zhǎng)，郁閉作用明顯，再加上枝條相互纏繞，無(wú)論對(duì)于后期的脫葉劑噴施還是機(jī)械采收都是不利的，從結(jié)果中可以知道，中高密度下苗期使用棉太金90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金180 ml/hm2，盛花期使用棉太金360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2處理果枝長(zhǎng)度19 cm左右，正好封行不重疊，而且還能最大效率的利用光能。

不同處理成鈴主要在9月20日以前，其中以8月16日到8月31日成鈴最多，說(shuō)明麥茬直播棉在本試驗(yàn)密度下主要形成早秋桃，即以形成優(yōu)質(zhì)桃為主。成鈴時(shí)間主要集中在8月16日到9月20日，成鈴比較集中，便于后期集中吐絮調(diào)控，比較適宜最后的機(jī)械化采收。

生理活性方面，使用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金有利于提高各個(gè)時(shí)期的植株葉綠素含量(SPAD值)，重度化控下的含量最高，這與前人研究結(jié)果［24］一致。但綜合成鈴數(shù)來(lái)看，葉綠素應(yīng)保持在合理的范圍內(nèi)，才更利于棉鈴形成。這與前人研究結(jié)論略有不同，前人認(rèn)為提高棉花葉片葉綠素含量有利于產(chǎn)量提高［25］。這可能是因?yàn)樵诒驹囼?yàn)種植條件下，棉花葉綠素含量過(guò)低時(shí)，植株生長(zhǎng)過(guò)弱;而棉花葉綠素含量過(guò)高時(shí)，植株長(zhǎng)勢(shì)太旺，均不利于棉鈴的形成。這也可以解釋前人研究發(fā)現(xiàn)化控對(duì)產(chǎn)量影響的差異。如Zhao等認(rèn)為化控不利于產(chǎn)量形成［26］，但Nichols等認(rèn)為化控對(duì)產(chǎn)量沒(méi)有顯著影響［27］，而 Cathey和Meredith卻認(rèn)為化控尤其在氮肥施用過(guò)多的情況下可提高產(chǎn)量［28］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，麥茬直播棉苗期使用棉太金90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金 180 ml/hm2，盛花期使用棉太金360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2可以形成合理葉綠素含量，利于在8月16日到9月20日成鈴，更易獲得高產(chǎn)。

3.2 麥茬直播棉的種植效益

由于育苗移栽和地膜覆蓋栽培技術(shù)在棉花上的應(yīng)用和推廣，長(zhǎng)江流域棉區(qū)進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，一直走“小、壯、高”栽培途徑［16-18］，促進(jìn)棉株個(gè)體生長(zhǎng)，建立發(fā)揮個(gè)體優(yōu)勢(shì)的棉花株型，單株有效果枝臺(tái)數(shù)最高可達(dá)到18臺(tái)以上，單株有效果節(jié)數(shù)平均達(dá)到80個(gè)以上，移栽密度最低可達(dá)到1 hm230 000株左右［19］。但此種植方式下，棉花用工多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生育期長(zhǎng)。其中育苗移栽和人工采摘是構(gòu)成棉田勞動(dòng)用工的主要部分。但在當(dāng)前形勢(shì)下，育苗移栽方式已不能適應(yīng)時(shí)代的要求，未來(lái)棉花種植發(fā)展的方向之一便是機(jī)械化［20］。麥茬直播棉種植方式因此應(yīng)運(yùn)而生。本試驗(yàn)結(jié)果表明，麥茬直播棉在生育期比移栽棉明顯縮短的情況下，1 hm290 000～105 000株，苗期使用棉太金90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金 180 ml/hm2，盛花期使用棉太金 360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2籽棉產(chǎn)量可以達(dá)到3 600 kg/hm2以上。進(jìn)一步分析產(chǎn)量構(gòu)成發(fā)現(xiàn)，在本試驗(yàn)中，所有處理單鈴質(zhì)量均偏低(＜4.0 g)，這嚴(yán)重影響了麥茬直播棉產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。因此，如何培育出早熟、單鈴質(zhì)量高的品種以及通過(guò)合理的栽培技術(shù)措施提高單鈴質(zhì)量是今后麥茬直播棉發(fā)展的重要方向。

本研究結(jié)果表明，麥茬直播棉在1 hm290 000株密度下，苗期使用棉太金90 ml/hm2，盛蕾期使用棉太金 180 ml/hm2，盛花期使用棉太金 360 ml/hm2，盛鈴期使用棉太金540 ml/hm2籽棉產(chǎn)量可以達(dá)到3 500 kg/hm2以上。其株高(105.4 cm)、果枝始節(jié)位高度(26.1 cm)、果枝長(zhǎng)度(17.4 cm)和單株果枝數(shù)(10.5臺(tái))，均符合機(jī)械化采收的要求，且上述指標(biāo)主要受生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑棉太金極顯著影響。該條件下，棉花功能葉葉綠素含量較高，利于8月16日至9月20日集中成鈴，更易獲得高產(chǎn)。

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